紡紗關鍵器材的發展與選用

孟　進

(杭州二棉紗線有限公司，杭州　311254)

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紡紗關鍵器材的發展與選用

孟進

(杭州二棉紗線有限公司，杭州311254)

摘要：紡紗企業選好和用好紡紗關鍵器材一定程度上決定了紗線質量，也影響紡紗效率和企業的效益。文章介紹紡紗關鍵器材的最新發展情況，提出了紡紗關鍵器材的選用原則，分析了梳理器材、牽伸器材、加捻卷繞器材的特性，其中：梳理器材包括梳針棉布和精梳梳理元件；牽伸器材包括搖架、羅拉、膠輥膠圈、上銷下銷和網格圈；加捻卷繞器材包括錠子、鋼領鋼圈和筒管。紡紗企業應重視關鍵器材的選用和管理，應選用質量上乘、服務良好、性價比高的產品，這是紡紗企業提高質量、開發產品、轉型升級的有效手段之一。

關鍵詞：關鍵器材；發展；選用；梳理；牽伸；卷繞

紡紗關鍵器材的優劣直接決定了紡紗質量和紡紗效率，是紡紗企業重點關注的內容之一。紡紗企業紗線產質量不完全是由紡紗設備來決定的，很大程度上是取決于關鍵紡紗器材、原料、生產環境等方面的穩定性和一致性。關鍵紡紗器材是紡紗技術的核心，同時也是提升紗線品質、開發紗線品種所必須考慮的關鍵因素。關鍵器材的選擇和應用是關乎紡紗企業效益的重要方面。近年來，我國紡紗關鍵器材的產品質量和技術研發總體上取得了較大的進步，但與國際先進同類產品相比在產品質量、使用壽命、品種適應性上尚存在差距[1-3]。

1關鍵器材選用基本原則

對于紡紗企業來說，科學合理地選用紡紗關鍵器材應遵循以下原則：

a)結合企業技術管理實際情況，根據主機型號、產品定位進行選擇；

b)追求較高的性價比，避免一味追求低價，價格高的，不一定是最好的，但價格低的，肯定不是最好的；

c)可靠的產品質量，要求產品具有較好的一致性、穩定性和較長的使用壽命；

d)專件器材要有較強的適應能力，要求有較好的產品適應性和環境適應性，也就是要適應不同的原料和不同的環境；

e)低成本維護，即使用要方便、維護也要方便；

f)優質的服務，售后服務必須到位。

2梳理器材

隨著用戶對紗線品質的要求越來越高，梳理的重要性也越來越得到體現。梳理質量直接影響到成紗質量，梳理器材的發展有力的推動了梳棉技術的進步，積極有效地去除雜質、棉結、短絨，最大限度地使得纖維不受到大的損傷，是衡量梳理元件優劣的標志[4-5]。

2.1梳棉針布

2.1.1針布規格和齒形

錫林蓋板分梳區是整個梳理的主分梳區，錫林針布則是其中最關鍵的梳理元件，也是梳理元件的核心，只有錫林針布選配好了，才能保證梳棉機優質的梳理性能。錫林針布向“矮、淺、尖、薄、密、小(工作角小、齒形小)”的發展方向沒有改變。總高從上世紀80年代的2.8mm發展到了1.5mm，齒深從0.9mm發展到了0.3mm，前角從70°發展到了50°，基部厚度從0.6mm發展到了0.3mm，齒密從600mm發展到1000mm以上。

最近出現的雙齒針布(圖1)在齒形上有一些突破，其特點：a)大齒采用平頭齒，小齒采用尖齒的雙齒設計結構；b)可減少纖維在錫林針布工作面上的梳理區域，提高錫林上棉結、雜質、短絨的釋放能力；c)采用大齒距淺齒深的結構可提高纖維的釋放和轉移能力，轉移率可得到提高；d)采用斜平頭齒結構，增加齒尖的耐磨性能；e)對原棉的適應能力強，適合含雜較高的細絨棉。

圖1　雙齒針布

2.1.2使用壽命

從技術參數和規格上看，國產針布與國外同類產品基本一致，國產針布剛上車時各項指標與進口針布差異不大，但隨著使用時間的推移，差距逐步顯現。一般情況下，國內質量較好的針布的纖維加工量在500t左右，進口優質針布可達900t左右。對國產針布而言，提高針布的耐磨性，延長針布使用壽命是當務之急。鋼絲材質和熱處理工藝是關鍵，是針布制造企業研究的主要內容。

納米超級針布，是采用納米級耐磨材料，運用新型技術和特殊處理工藝研制而成的一種新型針布，主要有以下特性。

a)超耐磨。納米級耐磨材料硬度是鋼材的100倍，試驗檢測數據顯示：納米超級針布齒尖的耐磨性較普通針布提高1～2倍。

b)抗腐蝕性強。多次鹽霧、濕熱、酸堿等腐蝕試驗表明，納米超級針布的點蝕、片狀蝕等腐蝕形態呈現不明顯，可以無任何防護地裸存于常規環境中。

c)保護纖維。通過錐齒化工藝處理納米超級針布，其針齒棱邊呈圓弧狀、齒尖呈圓錐狀，齒體圓潤光潔，緩和梳理中對纖維的沖擊，實現了柔性分梳，減少了纖維的切割性損傷，有利于保護纖維、提高制成率。

d)降低生條結雜。錐齒工藝處理后，齒頂面積比普通針布減少，齒尖鋒利度高，穿刺分梳性能提高，棉結去除率相應提高。

e)無磨合期。納米超級針布生產中，采用錐齒化、耐磨、耐腐蝕等特殊技術和工藝，其制成后期無需進行防護處理，成品針布無毛刺、無油污等，針布上機使用無需進行磨合。

2.1.3梳棉針布的選配原則

a)企業所配置的梳棉機的型號和狀態是針布選配的重要依據；b)錫林速度是針布選配的重要參數之一；c)被加工纖維的性質，如纖維的種類、長度、細度以及纖維的狀態，純紡或混紡；d)以錫林針布為核心，相應選配蓋板、道夫、刺輥和附加分梳元件；e)紡紗要求，如所紡品種的號數、用戶要求；f)要解決好“分梳”與“轉移”的關系。

2.2精梳梳理元件

精梳機的高速高產化，對錫林和頂梳有了更高的要求，既要滿足高速高產，又要有效排除短絨，同時還要提高棉結清除率。

精梳錫林由以前的植針錫林過渡到整體錫林，再發展到梳針與鋸齒結合式整體錫林；針面圓心角也由81°發展到91°、112°、130°。主要就是擴大了梳理面積，加強對纖維的分梳，齒數由2萬多齒發展到6萬多齒，齒密的增加也有效地提高了對纖維的分梳質量。

國產精梳機與國外先進精梳機比較，在穩定性、可靠性等方面有較大的差距，但在錫林和頂梳的研發方面，我們的研究更有實用價值。最新的錦峰5型錫林(圖2)有一些技術創新特點。

圖2　錦峰5型錫林

a)采用前區梳針、中后區鋸齒結構的專利技術，同時針(齒)的工作角、齒尖角、齒深和齒厚均采用前大后小的配置模式，從而逐步增加分梳強度。齒密度前小后大，總齒數根據實際增減，重新對精梳錫林的針齒進行了定義和分布，從而確保精梳梳理過程中，針齒對纖維叢穿刺和分梳能力布局的合理性，保證了精梳梳理的效果。

b)采用可調梳理隔距專利技術，能滿足各種梳理隔距工藝要求，隔距調節方便，梳理隔距更加精確。

c)鋸齒采用定制進口鋼帶和特殊的熱處理工藝，保證產品的耐磨性和抗軋性能。

d)針齒采用錐面設計，表面光潔，在結構上更適應分梳大定量棉卷，減少了對纖維的損傷。錫林重量減輕，能有效節電降噪。

e)機型適應范圍更廣，國內外主流機型均可使用，齒密多檔可選，品種適應性更廣泛。齒形設計及密度設計更加適應長絨棉的生產要求，可以滿足使用長絨棉生產高支、高檔紗線的需要。

3牽伸器材

牽伸是紡紗最重要的工藝過程，牽伸器材的優劣直接影響紗線最終品質[6-7]。

3.1搖架

搖架是牽伸機構中最基本也是最重要的組成部分，加壓系統的穩定性和一致性將直接影響其他牽伸器材作用的發揮。

3.1.1彈簧加壓和氣動加壓的比較

無論是彈簧搖架或是氣動搖架，均能滿足牽伸的要求。彈簧加壓結構簡單，調整方便，維護管理比較簡單，但在長時間使用后會受到彈簧衰退的影響，從而影響加壓的穩定性。氣動加壓沒有衰退的問題，但加壓調整復雜，氣囊是個彈性體，也有老化、漏氣等問題。

3.1.2三路供氣氣缸加壓搖架

三路供氣氣缸加壓搖架采用了三個氣缸分別對前中后皮輥進行加壓，使得原來存在的加壓一致性問題得到了解決，而且前中后三個羅拉鉗口可以實現分區集體調壓和分區無級調壓，可以輕松得到任意的壓力配比，極大地增加了紡紗的工藝靈活性。搖架高度是調校搖架壓力非常繁復的一項工作，而三路供氣氣缸加壓搖架在調試過程中，沒有了搖架高度這一概念，不需要調校搖架高度。在同等生產條件下，三路供氣氣缸加壓搖架總加壓力可以降低一些，能耗也就隨之下降。

3.1.3搖架加壓分配

新型緊密紡分壓器(圖3)，解決了緊密紡牽伸膠輥與集聚膠輥之間的分壓問題。這個裝置有以下特點：

圖3　新型緊密紡分壓器

a)能夠使纖維在加捻之前更快更有效地集聚；b)能夠根據用戶需要，在生產不同品種的纖維時對壓力分配進行調節，適紡范圍廣、工藝調整范圍大，特別是壓力調節不影響浮游區距離的大小，能滿足用戶質量控制的技術要求；c)前皮輥(第一皮輥)的壓力可以根據用戶的工藝要求進行調整，能避免傳統分壓組件運轉不穩定形成的錠差；d)對所有緊密紡使用的各類搖架而言，都不會改變搖架的原有壓力和性能，從而充分發揮搖架的最佳使用效果；e)安裝調試快捷方便，在改造緊密紡時不改變原有搖架的任何一個零部件；f)壓力一致性好、平行度高，能延長集聚羅拉軸承的壽命。

3.1.4三線平行

無論是圈簧搖架、板簧搖架、氣囊搖架還是氣缸搖架，三線平行仍然是衡量搖架質量的關鍵指標。三線平行直接關系到牽伸質量，直接影響到成紗品質。板簧搖架和氣缸搖架優于其他兩種。

3.2羅拉

通過十幾年的努力，國產羅拉的質量基本達到進口羅拉的水平，一般情況下能夠滿足紡紗企業的要求。在選擇羅拉時，有一些問題應該引起注意：一是羅拉的表面狀態，可用高倍放大鏡看羅拉表面溝槽，優劣立判；二是注意和羅拉軸承的配合，不能太緊密。

3.3膠輥膠圈

膠輥膠圈的作用非常大。膠輥的發展方向仍然是高彈性、低硬度、高耐磨。鋁襯套和不處理基本上是標配，但一些企業為了降低生產成本，還在采用雙層膠輥。膠圈的發展方向也是高彈性、低硬度、高耐磨、并且要求高抗屈。光滑燥爽依然是膠輥膠圈所需要保持的狀態。

3.3.1膠輥膠圈選用原則

膠輥膠圈的選用原則是：有利于紡紗質量；滿足品種的要求；注重和工藝匹配；控制成本和質量。國產膠輥膠圈基本能夠滿足國內大多數紡紗企業的生產要求，但與進口產品相比，在可紡性等方面上還存在一定的差距。膠輥寬度，常規為28mm，縮小至24～22mm，適當增加膠輥直徑，如33～35mm，可降低搖架加壓，前檔采用10kg/雙錠就能正常紡紗，并保持質量穩定，這樣可大幅度降低細紗機的能耗。

3.3.2聚氨酯膠輥的發展

聚氨酯膠輥具有彈性大、握持力強且穩定、耐磨性高、使用壽命長等優點，由于握持力好，在同等情況下可以減輕搖架壓力，具有節能降耗的特點。聚氨酯膠輥的耐磨性、耐油性、抗張強度都是丁腈膠輥的數倍，適紡各類纖維原料，上車基本上無需走熟期，能適應車間溫濕度的突然變化，在沒有空調設備的情況下也能正常生產。

我國已有多家紡織器材廠家在研發聚氨酯膠輥，據估計目前已經達到200萬錠的規模。但聚氨酯膠輥的制造和質量控制難度較大。制造過程中正品率比較低，容易出現氣泡，同一批膠輥之間硬度容易出現不均問題，影響紗線質量的穩定性，硬度會隨著使用時間的延長而變化，這些問題在一定程度上制約了聚氨酯膠輥開發推廣的步伐。

3.4上銷和下銷

碳鋼上銷基本退出歷史舞臺，碳纖上銷已經得到廣泛應用，選用碳纖上銷要注意材料尺寸的穩定性，要注意鉗口彈簧的質量，注意和上羅拉軸芯的接觸狀態。新型下銷基本上已經是標配，但研究發展仍然在繼續，如新型帶槽下銷等。

2015年上海紡機展，張家港廣眾紡機科技有限公司推出的雙S曲線牽伸系統，又稱軟牽伸裝置(圖4)，吸引了眾多參觀者的眼球。軟牽伸裝置看上去突破了傳統的牽伸理論。它以一個網格圈替代了下皮圈，傳統的階梯下銷被一根表面光滑的“凹”型截面的下銷取代，上銷呈“凸”型截面并有較大的前沖，且帶有磁性，和下銷組成一個雙S曲線的纖維通道，浮游區較小。據該公司技術人員介紹，軟牽伸裝置對成紗條干等指標有較大的改善。該裝置似乎和前一階段的“聚纖紡”有點類似，同樣存在上下層纖維運動不同步的情況，其改善產品質量的機理有待于進一步探討。

圖4　雙S曲線牽伸裝置

3.5網格圈

隨著紡紗技術的發展，緊密紡技術得到了大面積的應用，數量上負壓式緊密紡占絕對優勢，其核心器材網格圈應加以重點關注。

網格圈的主要功能有二個方面：一是實現集聚，氣流通過網格圈中的空隙將纖維集聚收攏在網格圈的表面；二是實現傳送的功能，將集聚收攏后的須條向前輸送至引紗膠輥，并在輸出后加捻。對于三羅拉或者四羅拉形式的緊密紡，網格圈的重要性不言而喻。

a)材質：正規網格圈一般采用進口錦綸66長絲，細度一般在60～70D。

b)組織結構：網格圈一般采用2上1下的組織結構。經密等于緯密為等密度網格圈，其特點是：經線采用螺旋結構，并且經線直徑大于緯線直徑，這樣可以在同一水平面上使經線位置相對較高，減少緯線在運動過程中與異型管表面的摩擦，延長網格圈壽命。經密大于緯密為變密度網格圈，其特點是網格圈沿緯線方向劃分3個功能區，兩端密度大，為傳動區，中間密度小，為集束區。由于中間密度小氣流速度較快，使兩端氣流向中間靠攏，帶動網格圈上的須條向中間集中，起到集束作用。

c)表面鍍層：長絲表面采用鍍碳來消除靜電。現在有兩種顏色網格圈，一種是灰色，一種是黑色。灰色的網格圈經紗是白絲沒有鍍碳，緯紗是鍍碳的黑絲，這種網格圈耐磨性較好，導電性稍差；黑色的網格圈經緯絲均是鍍碳處理，導電性好，不易粘花，但是耐磨性較差。

d)耐磨性：長絲細度增加，網格圈單位面積重量增加，網格圈厚度增大，耐磨性增強；網格圈目數高，織物密度大，長絲受到束縛點增多，摩擦時長絲不易抽出，利于網格圈的耐磨性。

e)加工質量：網格圈之所以發生散邊、斷口，主要是網格圈在熔邊時，切割不良所致，因此在選用網格圈時要注意網格圈兩邊是否平整、光滑。

f)伸長率：織物結構影響很大，以平紋為基礎的網格圈伸長率大于斜紋，主要是織物在一定長度內紗線的交錯次數越多，浮線長度越短，伸長率越大。

g)透氣性：研究發現斜紋的透氣性好于平紋，當緯紗密度增加時，透氣性下降。

4加捻卷繞器材

隨著細紗機向高速化、長機化、智能化方向發展，加捻卷繞器材的重要性更加突出。

4.1錠子

紡紗速度一般情況下就是指錠子的速度，錠速決定了紡紗產量。錠子從最早的上滾動軸承下滑動軸承發展到平底流體動壓軸承；桿錠從光桿發展到了鋁套管；錠盤直徑從25mm發展到17mm，國產錠子制造水平有了相當的提高，但與進口產品相比還存在較大的差距。

從錠子的使用方面，內錠鉤錠子(圖5)有一些特點。內錠鉤是在錠腳的上部設置了帶沿的一個彈性體，同時在錠盤的內側有一條溝槽，錠桿插入錠腳時，這個彈性體的沿正好嵌入錠盤內側溝槽。兼具外錠鉤防止錠子高速運轉時桿盤上跳引起劇烈竄動，在紡紗接頭或滿管落紗拔管時鉤住錠盤大外圓防止將桿盤帶出脫離錠座等兩方面的作用，還可以避免外錠鉤容易掛花且不便清理的弊端，在使用過程中不會出現錠鉤臂槽內堵滿棉絮而阻礙錠盤運轉降低錠速的現象，大大減少了錠子清潔維護工作量。內錠鉤裝置延長了錠座內腔的密封通道，對錠子飛油起到一定的抑制作用，可進一步延長平底錠子加油周期。

圖5　內錠鉤錠子

4.2鋼領鋼絲圈

鋼領鋼絲圈是環錠細紗機加捻卷繞部分的關鍵器材，鋼領鋼絲圈不僅影響紡紗斷頭和成紗毛羽，也對棉結等成紗質量有較大的影響。隨著對紡紗效率和產品質量更高的要求，鋼領鋼絲圈越來越被紡紗企業所重視。

目前，國產鋼領鋼絲圈與進口同類產品相比較，在紡紗品種適應性和壽命等方面存在較大差距，其主要原因是表面涂層技術的差距。國內除個別品牌外，鋼領鋼絲圈由不同的企業制造，當出現問題時，各方容易扯皮。而進口品牌基本上都可以在品牌內完成配套。

鋼領的研究方向主要是提高壽命。鋼絲圈主要考慮的是散熱和抗楔。鋼領在選用時應更多的考慮品種適應性。Prosino Borgosesia生產的保潔紗雙面鋼領最初于上世紀70年代在美國推出，經過多年的技術發展和進步，現在生產出了適合中國市場的雙面鋼領(圖6)。據其介紹，雙面鋼領需要與鋁制托座配套使用，主要有以下幾個特點：a)100%意大利制造，制造精度及質量可以得到有效保證；b)雙面完全對稱，實現2倍的工作壽命、性價比更高；c)重量減輕40%，更節能；d)適用于國內PG1/2、PG1、PG2等所有主要鋼領尺寸的需要。

圖6　保潔紗雙面鋼領

4.3筒管

和針布、膠輥膠圈相比，筒管往往不被重視。而且采購時就不重視，在采購筒管時，不向制造商提供相應的錠子圖紙，結果造成錠子與筒管不配套，造成跳筒管等問題。筒管不僅是紗線加捻和卷繞的載體，而且對成紗質量有較大影響，如捻不勻、毛羽等，和千錠時斷頭等指標也有較大關系，并且還對后道工序的退繞帶來較大影響。因此，要重視對筒管的選用。

根據紡紗的工藝要求，筒管應采用耐熱性好、抗彎曲性好、尺寸穩定性好、耐沖擊、耐磨的材料。筒管表面應光滑、無毛刺、無氣孔，無棱角，要求色澤均勻，線槽清晰。

對于光桿錠子，要注意筒管天眼和錠尖的配合，如果這個配合出了問題，錠子和筒管的轉速就不一致，那么紗線的捻不勻就會有問題，從而造成紗強力不勻。所以在訂購筒管時，一定要提供錠子的圖紙，以免造成天眼和錠尖的接觸不良。一般要求天眼和錠桿的接觸面積不小于85%。

對于鋁桿錠子，筒管與錠子的配合要求更高。對于筒管內孔尺寸一致性和耐磨性要求更高，配合過緊，使得拔管困難，配合過松，錠子與筒管不同步，直接影響落紗留頭率，也影響成紗質量。

試錠很重要，新采購的錠子和使用一年以上的錠子，要進行試錠。用標準錠子套筒管，高低要求小于±1mm；錠速18000r/min時，手感筒管上部振幅小于0.15mm，中下部振幅小于0.25mm。

嚴格控制操作工使用割刀割筒腳回絲。在使用割刀的時候難免會傷到筒管表面，造成紗線鉤在毛刺上，影響退繞，影響后加工的生產效率。

5結語

紡紗企業選好和用好紡紗關鍵器材，一定程度上決定了紗線質量的穩定，也影響紡紗效率高低和企業的效益。紡紗企業應重視關鍵器材的選用和管理，應該選用質量上乘、服務良好、性價比高的產品。紡紗關鍵器材的優選和使用也是紡紗企業提高質量、開發產品、轉型升級的有效手段之一。

參考文獻：

[1] 倪俊龍.棉紡織行業新常態下紡紗專件器材開發與應用的思考[J].紡織器材,2014,41(6):53-57.

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[7] 王嬋娟.高速細紗機的牽伸特點及其牽伸器材選擇[J].現代紡織技術,2012(6):45-48.

(責任編輯：許惠兒)

收稿日期：2015-10-23

作者簡介：孟進(1962-)，浙江紹興人，高級工程師，長期從事紡紗生產設備與工藝技術研究。

中圖分類號：TS112.823

文獻標志碼：B

文章編號：1009-265X(2016)02-0040-06

Development and Application of Key Equipment of Spinning

MENGJin

(Hangzhou Er mian Yarn Co., Ltd, Hangzhou 311254, China)

Abstract：Good selection and use of key equipment of spinning by spinning enterprises determine the stability of spinning quality to a certain extent and influence spinning efficiency and enterprise revenue. This paper introduces the latest development of key equipment of spinning, puts forward selection principles of key equipment of spinning and analyzes characteristics of carding, drawing and twisting and winding equipment. Carding equipment includes card wire cotton and combing components; drawing equipment includes cradle, roller, rubber covered roller and rubber gasket, top pin and bottom pin and lattice apron; twisting and winding equipment includes spindle, steel collar, steel traveler and copper pipe. Spinning enterprises shall attach importance to the selection and management of key equipment and use products with high quality, good service and high cost performance. This will be one of their effective means for quality improvement, product development and transformation and upgrading.

Key words：key equipment; development; selection and use; carding; drawing; winding